什么是电转染?

电转染是一种非常普遍且高效的转染方法。在电转染过程中,电脉冲在细胞膜上形成临时微孔,以便核酸等物质通过。这种通用方法可用于所有的细胞类型,适合 DNA、RNA、mRNA、RNP 或蛋白质的转染。

赛默飞提供的Neon NxT 电转染系统CTS Xenon 电转染系统分别适用于便捷台式电转染应用和符合 GMP 的细胞疗法应用。

电转染工作原理

电转染过程相当简单。将宿主细胞和选定的分子加入导电溶液中制成悬浮液,在混合物周围形成闭合电路。向细胞悬液释放电脉冲(优化电压,仅持续几微秒至 1 毫秒)。这会破坏细胞膜的磷脂双分子层,并在细胞膜上形成临时微孔。同时,细胞膜上的电势升高,驱使带电荷的分子(如 DNA)以类似于电泳的方式经临时微孔穿过细胞膜 [1]。

Diagram illustrating the basic steps of electroporation, including before, during, and after the process

图 1。电转染概述电转染过程简单,使用电脉冲在细胞膜上形成临时微孔,使递送物质通过。在电转染结束后,细胞膜恢复,开始表达转染的核酸。

为确保转染成功,针对实验条件优化电转染参数是极为重要的。电场强度、脉冲形状、脉冲施加次数、缓冲液组分等因素都会影响转染效率。

电转染操作基本步骤

让细胞悬浮于电转染缓冲液中,使其做好准备。

在有专用缓冲液和核酸的条件下,对细胞施加电脉冲。

电脉冲在细胞膜上形成电势差,形成临时微孔,以便核酸进入。

使细胞重回生长状态,待细胞恢复。

检测细胞的基因表达或沉默。

让细胞悬浮于电转染缓冲液中,使其做好准备。

在有专用缓冲液和核酸的条件下,对细胞施加电脉冲。

电脉冲在细胞膜上形成电势差,形成临时微孔,以便核酸进入。

使细胞重回生长状态,待细胞恢复。

检测细胞的基因表达或沉默。


电转染的优点和缺点

与其他转染方法相比,电转染具有诸多优势,其中主要优势包括:适用于所有细胞类型的瞬时稳定转染;在确定最佳电转染条件的情况下,能够在短时间内转染大量细胞。电转染的主要缺点在于高电压脉冲可引起大量细胞死亡,仅部分细胞膜可以成功修复,因此相比化学转染方法,电转染需要使用更多数量的细胞。

优点

  • 操作相对简单
  • 对转染难度较大的细胞类型效果良好
  • 结果可重现
  • 无载体要求
  • 对细胞类型的依赖性小
  • 快速转染大量细胞

缺点

  • 需要专用仪器
  • 参数必须经过仔细优化
  • 可能产生较大毒性,导致细胞损坏及死亡

Invitrogen Neon NxT 电转染系统等更现代化的仪器,通过在细胞间均匀分布电脉冲,并维持整个电转染腔室中 pH 值的稳定,解决了细胞死亡率高的难题。但是,仍需要对脉冲和电场强度参数进行优化,以平衡电转效率和细胞存活率。

Neon NxT 系统:电转染系统

Product image of the Neon NxT Electroporation System

Neon NxT 电转染系统是一款电转仪,使用电子移液器吸头作为电转染腔室。相比传统的比色皿型电转染系统,电子移液器转染室的设计和性能可增加细胞存活率和转染效率。

Neon NxT 电转染系统的专有吸头技术使研究人员在简化工作流程的同时减少样品输送损耗。该系统的设计初衷是用于哺乳动物细胞的电转染工艺过程,但一些客户发现,该系统也可成功应用于其他细胞类型,如昆虫细胞培养物和寄生虫。

该电转染设备的优点包括:

  • 高效— 在 150 多个哺乳动物细胞株中的转染效率为> 90%,细胞存活率为>95%
  • 灵活— 精确优化电转染参数,一次反应可在最少 2 x 10⁴ 个细胞、最多 6 x 10⁶ 个细胞中递送 DNA、RNA 或蛋白质。 
  • 节省时间— 开箱即插即用 (PnP),利用一个缓冲液试剂盒和直观的用户界面,通过 3 步工作流程即可快速转染细胞
  • 节约样品 — 利用电转仪的独特紧凑的设计,尽量减少样品输送损失和珍贵细胞的污染风险

电转染腔室的设计可以使电流均匀分布于各细胞,并维持腔室中 pH 值的稳定;这些关键优势使细胞存活率显著提升。

了解更多关于 Neon NxT 电转染系统的信息

Xenon 系统:细胞疗法电转染设备

Product image of the Gibco CTS Xenon Electroporation System showing the large blue and white benchtop machine

Gibco CTS Xenon 电转染系统是灵活的封闭式电转染系统的一部分,有助于实现快速、高效的转染,并且不会损害细胞活力或恢复能力。这款大容量电转染设备的设计初衷是用于细胞治疗开发和生产。

CTS Xenon 电转染系统能够实现可靠、高性能的转染,体积为 1–25 mL,具有出色的细胞存活率和恢复能力。其具有直观的可编程界面,流程灵活,使用一次性无菌耗材且可进行软件升级,有助于满足 21 CFR 第 11 部分的要求,该系统能够将您的细胞治疗工作流程从工艺开发无缝放大至临床生产。

该系统的优点包括:

  • 高速、大容量——在 25 分钟内转染高达 2.5 x 109 个 T 细胞
  • 高效率和高存活率——基因敲除率高达 90%,细胞存活率高达 80%
  • 灵活的流程——用户可对系统进行编程,这让您能够在从工艺开发到商业化生产的过程中为各种细胞类型和递送物质创建并优化电转染方案
  • 高效非病毒转染——可用于递送 DNA、RNA 和蛋白质
  • 封闭式系统处理——MultiShot (MS) 耗材可无菌焊接至 PVC 或 C-Flex 管材

1 mL 的电转染腔室可实现高效工艺开发,5–25 mL 的电转染盒可直接用于工艺放大至商业化生产规模。该大量耗材可实现细胞治疗生产系统的无菌工艺。

了解更多关于 Xenon 电转染系统的信息

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本页所述产品的预期用途各不相同。有关特定预期用途的声明,请参阅《使用说明书》 (IFU)。C-Flex 是 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation 的商标。

仅供科研使用,不可用于诊断目的。